反冲电子

X射线与物质相互作用产生的电子

反冲电子是X射线与物质相互作用产生的一种电子。一般认为，电子被光子散射，由于获得的能量特别大，直接反冲出原子的束缚，因而就此定义它为反冲电子。

定义

X射线与物质相互作用会产生：散射X射线、电子、荧光X射线；还有穿过物质的透射X射线和热能。产生的电子包括有俄歇电子、光电子、和反冲电子。X射线散射中的非相干散射，当能量为hv的光子与自由电子或与受核束缚较弱的电子碰撞，将一部分能量传给电子，使其动量提高，成为反冲电子。

对于光子散射后的状况，相关论述已作探讨，且散射后的光子数与散射体的电子密度有关系，相应地也提出了很多应用方面的研究，甚至有些应用已经非常成熟。但是对于散射后电子的状态，还没有较为全面的讨论。

状态

一般认为，未发生康普顿散射之前，电子绕核在一定轨道上运动，电子的能量状态是量子化的，不同能级上电子的能量状态不同。发生康普顿散射之后，电子获得一定的能量，因此反冲电子的状态也就南所获得的能量值决定。

原有状态

如果所获得的能量为零(对应散射角度为0)，此时电子将保持原有状态。

电磁辐射状态

假定跃迁所需能量为Eif，当光子散射角满足

这时散射电子所获得的能量将低于跃迁所需要的能量值，考虑到原子具有再生性特点，散射电子将把在

散射中获得的能量以电磁辐射的形式辐射出去，并恢复到原来状态。

激发态

当散射角满足

此时，电子所获得的能量满足跃迁所需能量，电子可能跃迁至激发态。由于入射光子的扰动，处于激发态的光子仍有可能跃迁回原稳定态，同时辐射Eif的能量。

跃迁至激发态

当散射角满足

电子所获得的能量超过跃迁所需能量，电子的行为可能表现为跃迁至激发态，同时把多余的能量辐射出去。由于入射光子的扰动，处于激发态的光子仍有可能跃迁回原稳定态，同时辐射Eif的能量。不过，从量子力学角度看，由于电子跃迁到更高能级必须遵循一定的选择定则，而电子所获能量无法满足该要求，因此，电子所处状态应该与情形(1)一致：散射电子将把在散射中获得的能量以电磁辐射的形式辐射出去，并恢复原状，而不是发生跃迁。

反冲出原子束缚

当散射角满足

电子获得的能量超过电子的逸出功形(电离能)，可以逃离原子的束缚，从而被散射出来，真正成为反冲电子。当入射光子能量较高，反冲电子获得的能量可能远大于逸出功，此时就可以认为电子被反冲出原子的束缚，而忽略逸出功的影响。

由于原子中电子逸出功只有几eV或十几eV，因此可得入射光的能量最低量级为KeV。比如，铝金属形为2.50～3.60 eV，如取2.50 eV，而电子的静能鼍为0.511MeV，代入可得0.800 KeV

当电子被反冲出原子的束缚时，这种散射与光电效应的光电子有相似之处，电子逃离原子的初动能等于获得的能量减去逸出功。但更重要的是与光电效应相区别：

1）光电效应是对入射光子能量的伞部吸收，整个过程遵循能量守恒，康普顿散射则是部分的获得入射光子的能量。在整个过程中，康普顿散射既遵循能量守恒也遵循动星守恒。

2）光电效应中无散射光，而康普顿散射中有散射光，且(当散射角不为零时)散射光的能量比入射光低。

3）光电效应中，入射光的能量大于等于逸出功，就可以得到光电子，而康普顿散射中，要使电子逸出，能量与逸出功之间必须满足入射光能量公式。

4）光电效应中，电子获得能量大于逸出功时，电子要逃离原子束缚成为光电子，而康酱顿散射中，由前面分析可知，电子散射后可能出现的状态为保持原状态，保持原状态并电离出获得的能量，跃迁，电离并以较高速度反冲出原子(获得的能量远高于逸出功时)等可能的状态。

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